在應用(yòng)新的(de)自動化(huà)技術之前要考慮的(de)4個(gè)問題

       持續發展的(de)自動化(huà)技術正變得(de)更加多(duō)樣化(huà)和(hé)易用(yòng)。這(zhè)對(duì)地球來(lái)說是個(gè)好消息，可(kě)以持續滿足不斷增長(cháng)的(de)人(rén)口的(de)需求，對(duì)創建自動化(huà)解決方案的(de)工程師們來(lái)說也(yě)是如此。越來(lái)越多(duō)的(de)應用(yòng)和(hé)流程正在成爲現代化(huà)的(de)候選者。是實施、還(hái)是不實施自動化(huà)，這(zhè)是一個(gè)很棘手的(de)問題。考慮以下(xià)4個(gè)關鍵因素，以獲得(de)更成功的(de)自動化(huà)應用(yòng)。

　　1.當前的(de)自動化(huà)是否支持應用(yòng)的(de)目标？

　　這(zhè)個(gè)問題比看起來(lái)要深一點。現代機器通(tōng)常需要連接到網絡以獲取全球位置、溫度和(hé)能源價格等運營輸入，從而知道何時(shí)應該開足馬力運行，以最大(dà)限度地提高(gāo)生産效率。

　　當對(duì)不常見的(de)過程進行自動化(huà)時(shí)，請确保對(duì)有關應用(yòng)和(hé)可(kě)用(yòng)自動化(huà)的(de)所有事項提出問題。例如需要考慮一下(xià)消費類商品的(de)裝配，比如電動剃須刀(dāo)。這(zhè)樣做(zuò)也(yě)許看起來(lái)不起眼，但當目标是将産量提高(gāo)一倍，創造盡可(kě)能多(duō)的(de)變體并減少機器占用(yòng)空間時(shí)，顯然意義重大(dà)。此外，還(hái)需要了(le)解最新的(de)技術。傳送機可(kě)以将我們送達那裏，直線運動則會更近一點，但平面運動會做(zuò)的(de)更好。

圖1：爲了(le)獲得(de)最大(dà)的(de)靈活性和(hé)更少的(de)切換，Beckhoff的(de) XPlanar系統支持各種不同工藝和(hé)傳輸功能的(de)布局，例如矩形車間區(qū)域（右）或特定于應用(yòng)的(de)配置（左）。圖片來(lái)源：Beckhoff Automation

　　下(xià)面我們解釋一下(xià)這(zhè)個(gè)例子，平面運動是一個(gè)由兩部分(fēn)組成的(de)系統——由平面塊組成的(de)“台面”和(hé)移動器。搬運工像氣墊船一樣在桌子周圍自由移動，有效載荷良好。路徑設置允許串行或并行搭配，具體取決于接觸時(shí)間和(hé)産品特性。這(zhè)些平面運動系統允許将工件移動到操作，而不是将操作移動到工件。

　　在一個(gè)完全集成的(de)架構中，最新的(de)運動系統可(kě)以實現更高(gāo)的(de)性能。機器學習(xí)（ML）和(hé)人(rén)工智能（AI）通(tōng)常會帶來(lái)更好的(de)性能、機器穩定性，而且更節能。當在标準機器控制環境中實施ML時(shí)，可(kě)以更快(kuài)、在更大(dà)程度上實現這(zhè)些結果。一些自動化(huà)技術供應商的(de)軟件包已經将ML集成到機器中。了(le)解市場(chǎng)提供什(shén)麽，有助于根據應用(yòng)目标評估應用(yòng)的(de)功能。

　　2.最終用(yòng)戶能否支持所選技術？

　　例如，如果選擇平面技術作爲推動裝配應用(yòng)向前發展的(de)最佳方式，那麽集成到機器中的(de)技術，是否具有最少的(de)停機時(shí)間？是否能夠獲得(de)24小時(shí)支持？雖然應用(yòng)工程師可(kě)能會說“是”，但最終用(yòng)戶通(tōng)常堅持使用(yòng)梯形圖邏輯編寫代碼。通(tōng)常，機器用(yòng)戶或運行人(rén)員(yuán)無法理(lǐ)解應用(yòng)團隊爲機器和(hé)平面運動系統編寫代碼所花費的(de)時(shí)間和(hé)精力。

　　補救辦法是不用(yòng)梯形圖爲平面運動編程，也(yě)不要在代碼中添加注釋，盡管兩者都有幫助。補救措施是采用(yòng)人(rén)機界面（HMI），假定使用(yòng)者沒有任何操作機器的(de)經驗。就像當辦公室打印機卡紙時(shí)，老闆不會打開梯形圖代碼來(lái)解決問題一樣。他(tā)們會使用(yòng)打印機顯示屏，按照(zhào)說明(míng)操作并解決問題。

　　這(zhè)種故障排除方法，對(duì)于複雜(zá)的(de)機電一體化(huà)系統更爲重要。未來(lái)，行業面臨著(zhe)更大(dà)的(de)熟練勞動力短缺問題，很明(míng)顯，企業願意向原始設備制造商（OEM）支付更多(duō)的(de)費用(yòng)，以提供更加直觀的(de)方式來(lái)确保生産正常運行。工廠車間的(de)運行人(rén)員(yuán)更喜歡簡單易用(yòng)的(de)模式來(lái)解決問題，無需打開筆記本電腦(nǎo)，也(yě)無需研究代碼。

　　3.投資回報率是多(duō)少？

　　在确定好目标，并找到如何支持新的(de)自動化(huà)技術後，還(hái)要衡量一下(xià)投入與産出回報是否一緻。這(zhè)是一個(gè)由來(lái)已久的(de)問題。看看平面系統的(de)例子，構成平面系統的(de)每個(gè)部分(fēn)，本質上都是一個(gè)驅動器，因此構建“台面”的(de)成本可(kě)能會變得(de)昂貴，這(zhè)樣設計成本就令人(rén)望而生畏。同樣的(de)模型也(yě)适用(yòng)于線性運輸系統和(hé)機器人(rén)運動控制。因爲平面移動器有6個(gè)自由度，并且尺寸可(kě)以和(hé)裝配工件類似，所以成本在很大(dà)程度上被抵消。

　　平面系統使用(yòng)移動器來(lái)完成機器人(rén)的(de)工作，這(zhè)意味著(zhe)您可(kě)以用(yòng)簡單、節省空間的(de)單軸設備，代替機器人(rén)組裝所需的(de)大(dà)型設備。這(zhè)将增加功能（或外圍設備密度），并爲占地面積非常小的(de)機器添加新的(de)功能選項。它減少了(le)轉換時(shí)間，爲大(dà)多(duō)數最終用(yòng)戶增加價值。

圖2：原始設備制造商Plasmatreat使用(yòng)Xplanar系統在平面移動器上有效移動工件并進行處理(lǐ)，并将機械和(hé)電氣複雜(zá)的(de)等離子射流保持在固定位置。

　　4.生産或機器模塊中的(de)切換比以前更少？

　　使用(yòng)機器設計減少工藝過程或機器模塊之間的(de)切換，使工作變得(de)更輕松。許多(duō)生産問題是源于輸送機堵塞、皮帶磨損或松動，或者由于産品位置不當而導緻的(de)操作不當。不精确或停止運動會導緻返工或報廢，需要大(dà)量人(rén)員(yuán)對(duì)此類故障進行故障排除、識别和(hé)補救。機器人(rén)技術可(kě)以改善機器模塊之間的(de)切換，但會增加成本、占地面積和(hé)複雜(zá)性。

　　圍繞直線電機和(hé)平面概念進行設計，目标是在工件駐留在系統移動器上時(shí)，完成所有裝配操作。這(zhè)種非線性制造技術不需要在模塊之間傳遞工件。取而代之的(de)是在多(duō)個(gè)工序之間搬運工件，從而消除了(le)過去必要的(de)交接。由于運行人(rén)員(yuán)無需調整輸送機、計時(shí)器和(hé)工作轉換，因此可(kě)以提高(gāo)總體投資回報率和(hé)機器正常運行時(shí)間。

　　通(tōng)過線性和(hé)平面運動的(de)案例，了(le)解如何更好地将工件移動到不同操作中，而不是将操作移動到工件。通(tōng)過采用(yòng)新的(de)自動化(huà)技術，OEM廠商和(hé)制造商可(kě)以重新思考什(shén)麽是可(kě)能的(de)，打破機器設計中的(de)傳統限制，創造新的(de)機器，以解決諸多(duō)新的(de)挑戰。（作者：Tom Jensen,  Beckhoff Automation）